JP6218644B2 - 吸気装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンに使用される吸気装置の製造方法に係り、詳しくは、樹脂成形された吸気装置の製造方法に関するものである。
特許文献1には、インテークマニホールドにおいて、樹脂による一体成形品である第2ピースが、分岐通路の一部を形成する湾曲通路と、湾曲通路の内周側にて第1ピース側に向かって形成されサージタンクの側壁を構成する壁部と、を備えることにより、サージタンクの容積を低減する技術が開示されている。
特開2012−251518号公報
しかしながら、特許文献1の技術では、湾曲通路の外周側に形成したサージタンクの一部の側壁が、凸状に膨らんで、直線状に形成されている。そのため、サージタンクの一部の側壁は、剛性が低い。したがって、サージタンクの一部の側壁の剛性を向上させるため、サージタンクの一部の側壁にリブを追加したり、サージタンクの一部の側壁を肉厚化する等の補強が必要になるので、コストがかかってしまう。また、サージタンクの一部の側壁が凸状に膨らんだ部分は、デッドボリュームとなり吸気の圧力損失(圧損)が発生する部分となりうるので、吸気の流量やエンジンの各気筒に対する吸気の分配性能に影響を及ぼすおそれがある。
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能を低コストで実現させることができる吸気装置の製造方法を提供すること、を課題とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、吸気導入口から吸気が導入されるサージタンクと、前記サージタンクに連通しエンジンの複数の気筒に前記吸気を分配させる分岐通路と、を有する吸気装置の製造方法において、前記分岐通路の一部を形成する湾曲形状の湾曲通路には接合跡がなく、前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部の外周側に形成され前記サージタンクの一部を形成する外周壁部は、曲面形状に形成されるように前記湾曲通路を回転軸の異なる2つの回転コアを用いて製造すること、を特徴とする。
この態様によれば、サージタンクの一部を形成する外周壁部は、曲面形状に形成されているので、直線形状に形成されている場合よりも剛性が高い。そのため、サージタンクの剛性が向上するので、サージタンクの剛性を向上させるためにリブを追加したり、肉厚化する等の補強が不要となる。したがって、コストの低減が図られる。また、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能が実現される。また、湾曲通路の曲率が一定でなくても、湾曲通路を一体成形により製造することができる。
上記の態様においては、前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部の内周側に形成される内周壁部、前記サージタンク側の端部から曲面形状に形成ること、が好ましい。
この態様によれば、吸気等に含まれる水分などがサージタンク内に溜まり難くなる。また、サージタンクの容積が低減される。
上記の態様においては、前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部および前記エンジン側の開口部の少なくとも一方の曲率、前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部と前記エンジン側の開口部の間に形成される中間部の曲率と異ならせること、が好ましい。
この態様によれば、吸気の圧損が低減され、吸気効率が向上する。
上記の態様においては、前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部の曲率半径、前記湾曲通路における前記エンジン側の開口部および前記中間部の曲率半径よりも小さくすること、が好ましい。
この態様によれば、吸気が湾曲通路におけるサージタンク側の開口部の外周壁部に案内されて、分岐通路へと導入される。そのため、より効果的に、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能が実現される。
上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、吸気導入口から吸気が導入されるサージタンクと、前記サージタンクに連通しエンジンの複数の気筒に前記吸気を分配させる分岐通路と、を有する吸気装置の製造方法において、第1成形型と前記第1成形型に対して相対的に移動可能な第2成形型とを備える主成形金型のスライド機構と、前記第1成形型に対して相対的に回転可能な第1回転コアと、前記第1回転コアとは回転軸の異なる第2回転コアと、を使用して、前記分岐通路の一部を形成し接合跡がない湾曲形状の湾曲通路を形成するものであって、前記第2回転コアと前記第1成形型との間、および、前記第2回転コアと前記第2成形型との間に形成されるキャビティ内にて樹脂による射出成形を行うことにより、前記湾曲通路における一方の開口部を形成し、前記第1回転コアと前記第1成形型との間、および、前記第1回転コアと前記第2成形型との間に形成されるキャビティ内にて樹脂による射出成形を行うことにより、前記湾曲通路における他方の開口部と、前記湾曲通路における一方の開口部と他方の開口部の間に形成される中間部と、を形成し、前記湾曲通路における一方の開口部の曲率半径は、前記湾曲通路における他方の開口部および前記中間部の曲率半径と異なるように形成すること、を特徴とする。
この態様によれば、湾曲通路の曲率が一定でなくても、湾曲通路を一体成形により製造することができる。
本発明に係る吸気装置の製造方法によれば、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能を低コストで実現させることができる。
インテークマニホールドの上面図である。 インテークマニホールドの正面図である。 図2に示すインテークマニホールドの左側面図である。 インテークマニホールドの分解図である。 図2のA−A断面図である。 ロワピースの正面図である。 図6のB−B断面図である。 型締め工程の説明図である。 1軸目回転工程の説明図である。 成形体押し出し工程の説明図である。 2軸目回転工程の説明図である。 成形完了工程の説明図である。 変形例の型締め工程の説明図である。 変形例の1軸目回転工程の説明図である。 変形例の成形体押し出し工程の説明図である。 変形例の2軸目回転工程の説明図である。 変形例の成形完了工程の説明図である。
〔吸気装置の説明〕
吸気装置として、エンジンの吸気系に設けられる樹脂製のインテークマニホールド1について説明する。
図1〜図5に示すように、インテークマニホールド1は、アッパピース10、ミドルピース12、ロワピース14などから構成されている。
図5に示すように、アッパピース10は、ミドルピース12に対し図5の上側に配置され、図5の上側に位置する各分岐通路16の上半殻部を構成する。
ミドルピース12は、アッパピース10に対して図5の下側に配置され、サージタンク18の上半殻部を構成すると共に、サージタンク18の図5の上側に位置する各分岐通路16の下半殻部を構成する。
ロワピース14は、ミドルピース12に対して図5の下側に配置され、サージタンク18の下半殻部を構成すると共に、サージタンク18の図5の下側に位置する各分岐通路16を構成する。アッパピース10とミドルピース12とロワピース14は、それぞれ合成樹脂を材料として射出成形により所定の形状に形成されている。
分岐通路16は、サージタンク18に連通し、当該サージタンク18から分岐して湾曲形状に形成され、複数形成されている。ここでは一例として、分岐通路16は3本形成されている。分岐通路16のうち、サージタンク18に対して図5の下側に位置する部分は、ロワピース14に備わる湾曲通路20により形成されている。また、分岐通路16のうち、サージタンク18に対して図5の上側に位置する部分は、アッパピース10とミドルピース12とにより形成されている。そして、サージタンク18は、図5に示すように、ミドルピース12とロワピース14との間に形成され、湾曲した分岐通路16の内側に内包されるように配置されている。
また、図1〜図4に示すように、インテークマニホールド1には、スロットル装置(不図示)を固定するためのフランジ22が形成されている。このフランジ22には、内部のサージタンク18に通じる吸気導入口24が形成されている。また、インテークマニホールド1には、EGRパイプ(不図示)を取り付けるためのフランジ26が形成されている。このフランジ26には、内部のサージタンク18に通じるEGRガス導入口28が形成されている。
このような構造のインテークマニホールド1には、不図示のエアクリーナで濾過された吸気(吸入空気)が、不図示のスロットル装置を通り、吸気導入口24からサージタンク18内に導入される。そして、サージタンク18内に導入された吸気は、各分岐通路16に分配され、各分岐通路16を通ってエンジンの各気筒(不図示)にそれぞれ供給される。なお、サージタンク18内には、EGRガス導入口28からEGRガスが導入される。また、サージタンク18内には、ブローバイガスも導入される。
また、このような構造のインテークマニホールド1は、アッパピース10とミドルピース12とロワピース14とを互いに組み合わせて、振動溶着により互いに接合させて一体化させることにより製造される。
なお、アッパピース10とミドルピース12とが一体成形されたピースを使用する場合も考えられる。
〔ロワピースの構造の説明〕
次に、このようなインテークマニホールド1を構成する各ピースのうちロワピース14について説明する。
図5や図7に示すように、ロワピース14は、湾曲形状の湾曲通路20を備えている。この湾曲通路20は、分岐通路16の一部とサージタンク18の一部を形成している。そして、湾曲通路20は、サージタンク18側に形成された開口部30と、エンジン側に形成された開口部32と、開口部30と開口部32との間に形成された中間部34と、を備えている。
図5や図7に示すように、開口部30は、湾曲通路20における吸気の流れの上流側の位置に形成されており、ミドルピース12に形成された開口部50(図5参照)に接続している。また、開口部30の外周側に形成される外周壁部36は、サージタンク18の一部を形成している。すなわち、開口部30は、ミドルピース12に形成されたサージタンク18の上半殻部に対応する下半殻部を構成している。
また、外周壁部36は、曲面形状に形成されている。具体的には、外周壁部36の内周面36aは、湾曲通路20の中心軸方向について、曲線状に形成されている。これにより、外周壁部36は、直線状に形成されている場合よりも、剛性が高い。ここで、外周壁部36は、前記のようにサージタンク18の一部を構成している。そのため、外周壁部36は、サージタンク18内の吸気等の圧力を受けることになる。このとき、外周壁部36が直線状に形成されている場合には、外周壁部36に応力が集中し易くなるので、外周壁部36にリブを新たに形成したり、外周壁部36を厚肉にするなどの外周壁部36の補強対策が必要になる。しかしながら、本実施例では、外周壁部36は、曲面形状に形成されており剛性が高いので、前記のような外周壁部36の補強対策が不要になる。ゆえに、コストを低減できる。
また、外周壁部36は前記のように曲面形状に形成されているので、サージタンク18から分岐通路16へ流れようとする吸気が滞留してしまうような部分、所謂、デッドボリューム部分は存在しない。そのため、サージタンク18から分岐通路16へ流れようとする吸気の流れは、改善されるので、吸気の圧損が低減する。したがって、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能が実現される。
図5や図7に示すように、開口部30の内周側に形成される内周壁部38は、サージタンク18側の端部38bからエンジン側に向かって曲面形状に形成されている。具体的には、内周壁部38の内周面38aは、湾曲通路20の中心軸方向について、曲線状に形成されている。このように、湾曲通路20の内周側に、開口部30からミドルピース12側に向かって直線状に形成されるような壁部が存在しない。これにより、例えばブローバイガスに含まれるオイルミストやEGRガスに含まれる凝縮水などは、内周壁部38の上(サージタンク18内)に残留することなく、分岐通路16を流れて、エンジンへと排出される。また、内周壁部38はサージタンク18の一部を構成していないので、サージタンク18の容積は低減される。
図5や図7に示すように、開口部32は、湾曲通路20における吸気の流れの下流側の位置に形成されており、ミドルピース12に形成された開口部52(図5参照)に接続している。
図6に示すように、サージタンク18の長手方向、すなわち、サージタンク18内に導入される吸気の流れ方向について、3本の湾曲通路20が横並びに配列され、当該3本の湾曲通路20の開口部30と開口部32とが各々横並びに配列されている。
また、湾曲通路20は、複数の分割されたピースが接合したような接合跡(例えば、溶着跡)が存在することなく形成されている。すなわち、湾曲通路20は、複数の分割されたピースが溶着して成形されたものではなく、樹脂による一体成形品である。
ここで、湾曲通路20において、サージタンク18側の開口部30の曲率は、開口部32や中間部34の曲率と異なる。具体的には、開口部30の外周壁部36の内周面36aの曲率は、開口部32の外周壁部40の内周面40aの曲率や中間部34の外周壁部42の内周面42aの曲率と異なっている。
図7に示すように、例えば、開口部32(内周面40a)や中間部34(内周面42a)における曲率半径をRαとし、開口部30(内周面36a)における曲率半径をRβとすると、Rα>Rβとの条件式が成立している。すなわち、開口部30における曲率半径Rβは、開口部32や中間部34における曲率半径Rαよりも小さい。これにより、吸気は、開口部30の外周壁部36の内周面36aに案内されて、分岐通路16へと導入される。そのため、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能が実現される。
なお、後述するように、湾曲通路20は、回転軸の異なる2つの回転コアを用いて製造されたものである。また、変形例として、開口部32における曲率半径は、中間部34における曲率半径よりも小さいとしてもよい。
〔吸気装置の製造方法の説明〕
次に、図8〜図12を使用して、吸気装置(インテークマニホールド1)の製造方法として、ロワピース14を製造する方法について説明する。なお、説明の便宜上、図8〜図12においては、ロワピース14の形状の一部は簡略化して表現されている。
ロワピース14を製造するための製造装置60は、主成形金型のスライド機構と、第1回転コア機構と、第2回転コア機構などから構成される。
図8に示すように、主成形金型のスライド機構は、第1成形型62と、第1成形型62に対して相対的に移動可能な第2成形型64とを備えている。第1回転コア機構は、第1成形型62に対して相対的に回転可能な第1回転コア66を備えている。第2回転コア機構は、第1回転コア66とは回転軸の異なる第2回転コア68を備えている。
なお、図8に示すように、第1回転コア66の回転軸はS1であり、第2回転コア68の回転軸はS2である。また、第1回転コア66の回転半径(第1回転コア66の外周面66aの曲率半径)は、前記のRαである。また、第2回転コア68(第2回転コア68の外周面68aの曲率半径)の回転半径は、前記のRβである。
まず、型締め工程として、図8に示すように、第1成形型62と第2成形型64とを閉じた状態にする。このとき、第1成形型62と第2成形型64と第1回転コア66と第2回転コア68の間に、キャビティ70が形成される。そして、このキャビティ70の内部に溶融させた樹脂を射出して、当該樹脂を所定温度まで冷却させる。これにより、ロワピース14が成形される。
具体的には、第1成形型62と第2成形型64との間、および、第2回転コア68と第1成形型62との間、および、第2回転コア68と第2成形型64との間に形成されるキャビティ70内にて樹脂による射出成形を行うことにより、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30が形成される。
また、第1回転コア66と第1成形型62との間、および、第1回転コア66と第2成形型64との間に形成されるキャビティ70内にて樹脂による射出成形を行うことにより、湾曲通路20におけるエンジン側の開口部32と中間部34が形成される。
次に、1軸目回転工程として、図9に示すように、第1成形型62から第2成形型64を退避させる。また、第1回転コア66を右回転させる。
次に、成形体押し出し工程として、図10に示すように、第2回転コア68を第1成形型62や第1回転コア66から後退させる。これにより、第2回転コア68とともに、成形されたロワピース14が押し出される。
次に、2軸目回転工程として、図11に示すように、成形されたロワピース14に対して相対的に、第2回転コア68を左回転させる。
次に、成形完了工程として、図12に示すように、成形されたロワピース14を取り出す。以上のようにして、ロワピース14は製造される。そして、このように製造されるロワピース14は、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30の曲率半径Rβが、湾曲通路20におけるエンジン側の開口部32および湾曲通路20における中間部34の曲率半径Rαよりも小さくなるように形成されている。
ここで、従来技術では、1つの回転コア機構を使用してロワピースを製造していた。そのため、湾曲通路は、1つの回転コアの回転の軌跡に対応した流路形状になるように制約を受けてしまい、形状の自由度が低かった。したがって、湾曲通路の外周側の壁部は、実際に必要とされる位置よりも、さらに外周側の位置に形成されていた。ゆえに、吸気の流量やエンジンの各気筒に対する吸気の分配性能は、影響を受けていた。また、サージタンク容積が増えることにより、吸気のさらなる流量低下やエンジン回転数の吹け上がりが発生するおそれもあった。
これに対し、前記のように、本実施例では、第1回転コア66と第2回転コア68を各々別方向(2方向)に回転させて、ロワピース14が形成される。また、第1回転コア66の回転軸S1と第2回転コア68の回転軸S2の位置は、同一ではない。そのため、サージタンク18の形状は、分岐通路16の外形軌跡よりも内側に形成することができる。
また、このように、2つの回転コアを使用することにより、様々な形状のロワピースを成形することができる。例えば、図13〜図17に示すようにして、ロワピース80を成形することができる。
図13に示すように、ロワピース80を製造するための製造装置90は、第1成形型92と、第2成形型94と、第1回転コア96と、第2回転コア98などから構成される。
まず、型締め工程として、図13に示すように、第1成形型92と第2成形型94とを閉じた状態にする。このとき、第1成形型92と第2成形型94と第1回転コア96と第2回転コア98で、キャビティ100が形成される。そして、このキャビティ100の内部に溶融させた樹脂を射出して、当該樹脂を所定温度まで冷却させる。これにより、ロワピース80が成形される。
次に、1軸目回転工程として、図14に示すように、第1成形型92から第2成形型94を後退させる。また、第1回転コア96を右回転させる。
次に、成形体押し出し工程として、図15に示すように、第2回転コア98を第1成形型92や第1回転コア96から後退させる。これにより、第2回転コア98とともに、成形体が押し出される。
次に、2軸目回転工程として、図16に示すように、第2回転コア98を回転させる。
次に、成形完了工程として、図17に示すように、成形されたロワピース80を取り出す。以上のようにして、ロワピース80は製造される。そして、このように製造されるロワピース80は、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30の曲率半径が、湾曲通路20におけるエンジン側の開口部32および湾曲通路20における中間部34の曲率半径よりも小さくなるように形成されている。
〔本実施例の効果〕
本実施例のインテークマニホールド1によれば、分岐通路16の一部を形成する湾曲形状の湾曲通路20には溶着跡がなく、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30の外周側に形成されサージタンク18の一部を形成する外周壁部36は、曲面形状に形成されている。このように、サージタンク18の一部を形成する外周壁部36は、曲面形状に形成されているので、直線状に形成されている場合よりも剛性が高い。そのため、サージタンク18の剛性が向上するので、サージタンク18の剛性を向上させるためにリブを追加したり、肉厚化する等の補強が不要となる。したがって、コストの低減が図られる。また、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能が実現される。
また、湾曲通路20には溶着跡がない。そのため、複数の分割されたピースを溶着するための工数が不要なので、製造コストの低減が図られる。
また、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30の内周側に形成される内周壁部38は、サージタンク18側の端部から曲面形状に形成されている。これにより、例えばブローバイガスに含まれるオイルミストやEGRガスに含まれる凝縮水などは、サージタンク18内に溜まり難くなる。また、サージタンク18の容積は低減される。
また、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30の曲率は、湾曲通路20における中間部34の曲率と異なる。これにより、吸気の流れの圧損を低減でき、吸気効率が向上する。
また、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30の曲率半径Rβは、湾曲通路20におけるエンジン側の開口部32および中間部34の曲率半径Rαよりも小さい。これにより、吸気が湾曲通路20における開口部30の外周壁部36に案内されて、分岐通路16へと導入される。そのため、より効果的に、吸気の高流量化やエンジンの各気筒に対する吸気の等分配性能が実現される。
また、湾曲通路20は、回転軸の異なる2つの回転コアを用いて製造されたものである。具体的には、湾曲通路20は、第1成形型62と第2成形型64とを備える主成形金型のスライド機構と、第1成形型62に対して相対的に回転可能な第1回転コア66と、第1回転コア66とは回転軸の異なる第2回転コア68と、を使用して形成される。そして、湾曲通路20におけるサージタンク18側の開口部30(本発明における「一方の開口部」の一例)は、第2回転コア68と第1成形型62との間、および、第2回転コア68と第2成形型64との間に形成されるキャビティ70内にて樹脂による射出成形を行うことにより形成される。また、湾曲通路20におけるエンジン側の開口部32(本発明における「他方の開口部」の一例)と中間部34は、第1回転コア66と第1成形型62との間、および、第1回転コア66と第2成形型64との間に形成されるキャビティ70内にて樹脂による射出成形を行うことにより形成される。そして、湾曲通路20における開口部30の曲率半径Rβは、湾曲通路20における開口部32および中間部34の曲率半径Rαと異なるように形成される。このようにして、湾曲通路20の曲率が一定でなくても、湾曲通路20は一体成形により製造される。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
1 インテークマニホールド
10 アッパピース
12 ミドルピース
14 ロワピース
16 分岐通路
18 サージタンク
20 湾曲通路
30 開口部
32 開口部
34 中間部
36 外周壁部
36a 内周面
38 内周壁部
38a 内周面
38b 端部
60 製造装置
62 第1成形型
64 第2成形型
66 第1回転コア
68 第2回転コア
80 ロワピース
90 製造装置
92 第1成形型
94 第2成形型
96 第1回転コア
98 第2回転コア
Rα (中間部における)曲率半径
Rβ (開口部における)曲率半径

Claims (5)

  1. 吸気導入口から吸気が導入されるサージタンクと、前記サージタンクに連通しエンジンの複数の気筒に前記吸気を分配させる分岐通路と、を有する吸気装置の製造方法において、
    前記分岐通路の一部を形成する湾曲形状の湾曲通路には接合跡がなく、
    前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部の外周側に形成され前記サージタンクの一部を形成する外周壁部は、曲面形状に形成されるように
    前記湾曲通路を回転軸の異なる2つの回転コアを用いて製造すること、
    を特徴とする吸気装置の製造方法
  2. 請求項1の吸気装置の製造方法において、
    前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部の内周側に形成される内周壁部、前記サージタンク側の端部から曲面形状に形成ること、
    を特徴とする吸気装置の製造方法
  3. 請求項1または2の吸気装置の製造方法において、
    前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部および前記エンジン側の開口部の少なくとも一方の曲率、前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部と前記エンジン側の開口部の間に形成される中間部の曲率と異ならせること、
    を特徴とする吸気装置の製造方法
  4. 請求項3の吸気装置の製造方法において、
    前記湾曲通路における前記サージタンク側の開口部の曲率半径、前記湾曲通路における前記エンジン側の開口部および前記中間部の曲率半径よりも小さくすること、
    を特徴とする吸気装置の製造方法
  5. 吸気導入口から吸気が導入されるサージタンクと、前記サージタンクに連通しエンジンの複数の気筒に前記吸気を分配させる分岐通路と、を有する吸気装置の製造方法において、
    第1成形型と前記第1成形型に対して相対的に移動可能な第2成形型とを備える主成形金型のスライド機構と、前記第1成形型に対して相対的に回転可能な第1回転コアと、前記第1回転コアとは回転軸の異なる第2回転コアと、を使用して、前記分岐通路の一部を形成し接合跡がない湾曲形状の湾曲通路を形成するものであって、
    前記第2回転コアと前記第1成形型との間、および、前記第2回転コアと前記第2成形型との間に形成されるキャビティ内にて樹脂による射出成形を行うことにより、前記湾曲通路における一方の開口部を形成し、
    前記第1回転コアと前記第1成形型との間、および、前記第1回転コアと前記第2成形型との間に形成されるキャビティ内にて樹脂による射出成形を行うことにより、前記湾曲通路における他方の開口部と、前記湾曲通路における一方の開口部と他方の開口部の間に形成される中間部と、を形成し、
    前記湾曲通路における一方の開口部の曲率半径は、前記湾曲通路における他方の開口部および前記中間部の曲率半径と異なるように形成すること、
    を特徴とする吸気装置の製造方法。
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